Aplicaciones de Redes de Sensores Inalámbricos

Presentación del tema: "Aplicaciones de Redes de Sensores Inalámbricos"— Transcripción de la presentación:

1 Aplicaciones de Redes de Sensores Inalámbricos
Agustín J. González Departamento de Electrónica Universidad Técnica Federico Santa María

2 Contenidos Redes móviles y multi-hops Redes de Sensores Inalámbricos
Hardware y estándares Aplicaciones Agricultura de precisión Monitorización de camiones mineros Dispositivos Móviles Hardware Monitorización del aprendizaje en salas de clases Asistente de compras Asistente médico en cirugías al cráneo 2

3 Redes Móviles Redes Móviles (Mobile ad hoc networks, MANET): en este modelo dispositivos móviles se auto organizan para crear una red aprovechando sus interfaces inalámbricas, sin un requerimiento de infraestructura pre-instalada. Éstas suponen un gran número de clientes y que los nodos estarán en todas partes (densos y activos) 3

4 Redes Multihops Las redes Multihop hacen referencia a un modelo de comunicación extremo a extremo. Aquí los paquetes son re-enviados con ayuda de los nodos de la red hasta llegar al destino. Ej. Redes ad-hoc. Dispositivos no directamente conectados se pueden comunicar re-enviando su tráfico vía una secuencia de dispositivos intermedios. Esta idea ha sido usada en varias soluciones comerciales. Ejemplos: Redes oportunistas, vehiculares, y de sensores. 4

5 Redes de Sensores Inalámbricos (WSN)
La idea es monitorizar, estudiar, y controlar eventos y fenómenos. Un número de nodos sensores son puestos de manera densa y posiblemente aleatoria dentro de un área. Información recolectada por sensores es enviada a un nodo sumidero y a través de éste llevada a Internet. Tecnología habilitadora: MOTE 5

6 WSN y Motes: Hardware Avances en redes e integración de la electrónica permiten crear nodos pequeños, flexibles, de bajo costo que interactúan con su ambiente a través de sensores, actuadores y comunicación => Motes (nombre en USA) Meta en consumo energético => un año o más de operación desatendida. 6

7 Una plataforma: Tmote Sky
Abril 2009 elo.utfsm.cl 7

8 Otra plataforma: SUN Spot Small Programmable Object Technology
Acelerómetro de 2G/6G 3- ejes (x,y,z) 512K RAM, 4M Flash Sensores: temperatura y luz J2ME 2007 Sun Microsystems, luego de su paso a Oracle, se discontinúa 8

9 Estándares Capas física y MAC: IEEE , Optimizadas para bajo costo, baja potencia y desempeño inalámbrico robusto. ZigBee (2004) construido sobre , incluye un stack de protocolo de red completo para WSN orientado a redes de sensores y control. ZigBee Pro (dic. 2007) mejora algoritmos de direccionamiento y ruteo 250 kb/s 2.4 GHz 40 kb/s and 20 kb/s 900 and 868 MHz 9

10 Aplicaciones Monitoreo de ambientes (domótica, agricultura, puentes, sismos, etc) Automatización Industrial Aplicaciones médicas (voz, estado de salud, accidentes) Seguimiento de inventarios (trazabilidad) Operaciones militares Ver links en página del curso

11 Agricultura de Precisión: El problema
Recolección manual de datos Abril 2009 11

12 Agricultura de Precisión: Soluciones
Nodo GTW Estación meteorológica 12

13 Dificultades abordadas
Aplicación debe responder a las variaciones de su entorno. Recursos limitados (memoria, energía) Confiabilidad (nodos desatendida) Requerimientos de tiempo real Propagación e interferencia de señales de RF Plataforma Mote Tiny OS NesC Aplicación 13

14 Resultado Memoria de José Ulloa (2006) Aplicación adquisidora de datos
En colaboración con Wiseconn Producto: WiseField 14

15 Monitor/control/alarms
Arquitectura General Oficinas Acquisition system Node 1 Sensor 3 Sensor 2 Sensor 1 DB Gateway LAN Monitor/control/alarms WSN/Ethernet Nodos autónomos (meses/años) Internet Node n Sensor 3 Sensor 2 Sensor 1 Remote Monitor 1 Remote Monitor n 15

16 Nuevo requerimiento de clientes
¿Qué pasa si un cliente tiene varios campos disjuntos? 16

17 Agricultura de Precisión: Extensión
Usamos un gateway WSN-GPRS 17

18 Arquitectura RS-232 Usamos un modem GSM/GPRS 18

19 Resultado Memoria de César León (2007) Versión mejorada de WiseField
Principales problemas: confiabilidad del enlace GPRS => Tuvo de superar el rechazo de conexiones y límites en tamaños de paquetes. En colaboración con Wiseconn 19

20 Necesidad de Gateway WSN/Ethernet
Escenario 1: Nodo GTW Interior Exterior USB ¿Cómo hacer esta conexión más larga? 20

21 Necesidad de Gateway WSN/Ethernet
Escenario 2: Red vista como un campo más grande Field A Gateways Para hacer túnel Internet Field B Oficinas 21

22 Solución: Gateway WSN/Ethernet:
Memoria de Guillermo Bustos (2010) Gateway Ethernet/Serial Sistema OEM implementa modelo cliente servidor Original Equipment Manufacturer 22

23 Monitorización de Temperatura y Presión de Neumáticos de Camiones Mineros
Memoria de Alejandro Alviña (2008) Neumáticos entre los suministros más caros. Él integró hardware e implementó protocolo También es una Red de Sensores Inalámbricos Wireless link Sensores: OEM de Freescale Microcontrolador TI RF Module OEM de Aerocomm 23

24 Emergency Remote Pre-Hospital Assistance
ERPHA Emergency Remote Pre-Hospital Assistance “La primera hora después del accidente puede hacer la diferencia entre la vida y la muerte.” 3G ERPHA propone un sistema íntegro de información instantánea disponible en el centro hospitalario desde el primer momento, utilizando tecnologías de punta.